Кто съел аметист?

Недавно геолог Александр Васильевич Глазков нашел на Ватихской копи около села Мурзинки необычайный образец аметиста. Грани кристалла оказались как бы изъеденными. Лупа помогла увидеть на шероховатой поверхности граней скопление каких-то минералов.

Сделали химический анализ. Оказалось, что минералы принадлежат к группе сидеритов — карбонатов железа. Но мы знаем, что сидерит, как говорят, «неактивен»: он не мог химически воздействовать на кварц. В чем же дело?

С такой же загадкой, но иных минералов встретились и другие ученые. Загадку стали разгадывать.

Несколько лет назад на вершины Тянь-Шаня взобралась необычная группа альпинистов. В их рюкзаках лежали странные металлические баллоны.

Зачем? Оказывается, в зоне вечных снегов иногда встречаются участки горных пород, покрытые тонкой, как рубашка, корочкой полярного загара. За ней-то и пришли альпинисты. Они отобрали образцы корочки и в запаянных баллонах с большой осторожностью доставили их в Москву.

Профессор М. А. Глазковская, изучавшая привезенные образцы, установила интересное явление. Почти на каждом из минералов встречаются… своеобразные бактерии и микроскопические грибки. Камень съели бактерии!

Выяснилось, что есть бактерии, которые питаются исключительно роговой обманкой (есть такой минерал), но если их пересадить на полевой шпат, они умирают. Есть микроскопические грибки, питающиеся только полевыми шпатами. Пересаженные на роговую обманку, они не развиваются.

Наибольшее количество бактерий, как известно, встречается в обычных почвах. Подсчитали, что один гектар пахотного слоя почвы лесолуговой и степной зон содержит от 5 до 10 тонн живых микроорганизмов.

Исследователи океанических впадин, путешествовавшие на специально оборудованном судне «Витязь», обнаружили бактерии на глубине в 10,5 километра.

Есть бактерии, в результате жизнедеятельности которых возникают железные руды. Другая группа бактерий усваивает азот из воздуха.

Находка геолога Глазкова, по-видимому, добавит новый штрих к нашим знаниям о деятельности бактерий в мире камня.

 

Подземные музеи

Монотонный гул моторов на буровой геологоразведочной вышке сменился тишиной. Спустя немного времени заработала лебедка, и сверкающие трубы, вынутые из земли, одна за другой легли на помост.

С большой глубины бригада буровиков осторожно извлекла тоненький столбик породы — керн. Каждый кусок этой плотной, словно обточенной, массы положили в специальную ячейку разграфленного ящика. На ящике пометили: здесь бурила Алапаевская разведочная партия треста «Углеразведка», номер буровой и другие данные, уточняющие положение скважины.

Невзрачный на вид кусок породы должен был «заговорить» в руках опытных специалистов и рассказать о перспективах разведки каменного угля. Особой посылкой образцы были доставлены в Свердловск. Их передали шлифовальному мастеру, и тот изготовил тончайшие срезы — шлифы, наклеенные на стекла. Толщина срезов не должна превышать двух сотых миллиметра: тогда они прозрачны и легко просматриваются под микроскопом.

В лаборатории, куда потом поступили образцы и шлифы, глазу исследователя открылся привычный вид. Вот ромбовидной формы кристаллы кальцита, вот обрывки некогда живой ткани, а вот и срез микроскопического животного, окаменевшего сотни миллионов лет назад.

Как в музее, строго по полочкам, в земной коре разложены остатки некогда живых существ. В каждую эпоху развивались организмы, отличающиеся от своих предков многими признаками. Отмирая, они падали вместе с тончайшими частицами ила и устилали дно водоемов (в грамме ила их насчитывают десятками тысяч). Такой ил, после обезвоживания, превращался в плотную массу, становился горной породой.

В нашем шлифе из Алапаевской геологоразведочной партии ученые увидели след жизни отдаленнейшей геологической эпохи. И не случайно при сравнении найденные экземпляры оказались тождественными ранее изученным формам из окрестностей Москвы.

В огромном водном бассейне, расстилавшемся от Москвы до Пекина, повинуясь морским течениям, плавали эти некогда живые существа. Теперь они лежат в каменных саркофагах, в огромных подземных музеях.

Шаг за шагом прослеживая расположение окаменелостей в земных слоях, ученые установили главнейшие законы их распределения во времени. Еще в прошлом столетии намечены были основные вехи геологического календаря Земли. В нашу эпоху этот календарь выглядит по-новому. Благодаря атомным счетчикам времени удалось определить абсолютный возраст земных слоев. Но все же и до сих пор основной способ определения времени — анализ ископаемых окаменелостей.

…В западных предгорьях Полярного Урала, далеко за Северным Полярным кругом, расположен город Инта. Не так-то легко найти его на картах — это один из многих новых городов, дающий стране каменный уголь. В 1948 году в интинских угольных копях были обнаружены кости удивительных животных, живших здесь около двухсот миллионов лет назад. Больше всего они походили на современных крокодилов. Эти ранее не известные науке животные были названы интазухами. В длину интазухи достигали полутора метров, голова их была покрыта панцирем. Вместе с остатками ископаемых крокодилов встретили остатки рыб, мелких раков, а также отпечатки мха, плауновых, папоротниковых и хвощеобразных растений и древних крылатых насекомых.

Огромное торфяное болото располагалось по берегам высыхающего озера. Судя по мощности угольного пласта, торфяник накапливался десятки тысячелетий. Хозяевами озера были интазухи — крокодилы; пищей им служили рыбы озерного бассейна. Может быть, иногда происходили сражения между интазухами и наземными пресмыкающимися, населявшими окрестные леса. Остатки костей этих пресмыкающихся были снесены в озеро во время катастрофических ливневых дождей. В результате опускания местности, а может быть, из-за обильных дождей, воды озера вышли из берегов и покрыли торфяник. Озерный ил и песок захоронили накопленные торфяные массы, и они постепенно стали превращаться в уголь.

Десятки угольных пластов накопились таким путем в Интинском районе — части Воркутинского угольного бассейна.

Подземные музеи помогли нам раскрыть историю образования угольных богатств севера нашего Предуралья.

О каких только чудесах нам не рассказывают подземные музеи! В Керчи в железной руде встретили обломки породы, содержащей кости ископаемого тюленя; эти кости лишний раз подтвердили морское происхождение керченских железных руд. В Забайкалье, в Селенгинской Даурии, в песчаных дюнах вместе с орудиями палеолитического человека нашли скорлупу яиц страуса, просверленную древним человеком, а в лавах Колумбийского плато — слепок трупа носорога.

Изучение ископаемых организмов служит основой составления геологических карт. В 1956–1957 годах труд многих тысяч геологов Советского Союза был завершен созданием обзорной геологической карты СССР, на которой не было «белых пятен». Все участки нашей страны посещены геологами; все горные породы, выходящие на поверхность, исследованы, определены главнейшие полезные ископаемые. На основе этой карты устанавливаются законы их размещения.

Каждый цвет на карте — это путь разведчика, ищущего уголь, нефть, руды металлов. Серой, невзрачной на вид краской выделены слои, содержащие окаменелые остатки организмов каменноугольного периода, отложившиеся 210–125 миллионов лет назад. В толще каменноугольных осадков встречаются ископаемые угли, нефть и железные руды. Ископаемые угли этого возраста мы знаем в Донбассе, в Подмосковном бассейне, в Кизеле, в Егоршино, в Кузбассе и во многих других районах. Большие подземные резервуары содержат нефть в осадках каменноугольного периода в Волго-Уральской области, часто называемой «Вторым Баку».

Подземные музеи, прокладывая дорогу разведчикам недр, открывают им «тайные приметы подземных кладов».

 

Скульптуры минувшего

Еще со студенческих дней мне запомнилось выражение «лица» трилобита.

Смотреть это диковинное произведение природы я приходил к начальнику нашей геологоразведочной партии, с которой мы много дней потратили на препарирование окаменелостей. Однажды, разбив большую глыбу известняка, мы увидели проступающие на поверхность очертания какой-то скульптуры. Тщательно очистив ее от породы, мы обнаружили крупный головной щиток трилобита, очень похожий на лицо какого-то человека. Мы даже начали спорить и высказывать предположения, какую историческую личность напоминает этот портрет: одного из египетских фараонов, ассирийского вождя, предводителя древних армий? Один из нас очень серьезно доказывал, что эта скульптура похожа на портрет управляющего трестом.

Если придерживаться строгой научной терминологии, то следует сказать, что у трилобита, жившего 350–400 миллионов лет назад, конечно, не было лица. Эти мокрицеподобные существа жили на илистом дне моря, занимавшего Европейскую часть СССР. Возможно, что они принадлежали к илоядным животным из типа членистоногих. На окаменелостях отчетливо видно трехчленное деление трилобитов: головной и хвостовой щитки соединены эластичной срединной частью. Щитки и срединная часть расчленены на три части и и продольном направлении. Это и придает некоторым видам трилобитов фантастический облик.

Недавно я снова вспомнил наши разговоры о трилобитах, увидев в роскошно изданной книге двух профессоров из Чехословакии: доктора Йозефа Свободы и доктора Фердинанда Прантля — портрет точно такого же существа.

Мумия фараона? Скульптурный портрет ассирийского воина? Нет, это головной щиток трилобита, жившего 350 миллионов лет назад.

Посмотрите на этот рисунок. Не правда ли, головной щиток трилобита на самом деле напоминает лицо человека? Конечно, это сходство случайное, но среди скульптурных форм, созданных природой, можно увидеть и другие феномены.

Вот трупы людей и собаки. Собственно, это не трупы, а гипсовые слепки с тех существ, которые погибли в 79 году нашей эры при извержении Везувия. При раскопках древнего города Помпеи встречались странные пустоты, на которые раньше никто не обращал внимания. Одному из исследователей пришла в голову мысль наполнить эти пустоты гипсом и только после этого очищать участок от породы. Так, совместными усилиями природы и человека, были созданы слепки животных и людей.

Валерий Брюсов в своем замечательном стихотворении «Помпеянка» писал:

Разнообразны скульптуры минувшего. 265–270 миллионов лет назад в море, располагавшемся на месте штата Канзас в Северной Америке, жили рыбы до четырех с половиной метров в длину. Одна из них проглотила двухметровую рыбу, но, видно, переварить ее не смогла. Хищница стала жертвой своей жадности и вместе с проглоченной рыбой попала на дно моря. Там они были занесены илом и остались в этих слоях в виде окаменелости, пока их не нашли в одной из каменоломен.

Трилобит, слепки собаки и людей, рыба в рыбе — это лишь незначительная часть того, что мы встречаем в земных слоях различных геологических эпох. Геологи специально разыскивают окаменелости, потому что по ним можно легко ориентироваться в относительном возрасте горных пород, а это очень важно при геологоразведочных работах.

 

Рассказ палеоихнолога

Что может быть увлекательнее прогулки с ружьем на лыжах по следу зверя? Заяц, белка, рысь — каждый из них оставляет свой характерный след, распутать и разгадать который должен опытный следопыт. Целая наука посвящена изучению следов современных животных; ее называют ихнологией; ихно — по гречески — след; логос — учение. Учение о следах.

Но есть еще более интересные прогулки, которые можно совершить на своеобразной машине времени, — прогулки в глубь веков, в поисках следов ныне вымерших животных. Людей, посвятивших свою жизнь поискам и расшифровке следов древних животных, зовут палеоихнологами — следопытами прошлого.

Я помню свою первую прогулку в прошлое, первую палеоихнологическую находку. Это были следы ползания червей из морских осадков девонского моря, располагавшегося на территории современного Тиманского кряжа. Червяк дал знать о своем существовании свыше четверти миллиарда лет после своей гибели! Это меня потрясло!

Науке известны следы ползания морских беспозвоночных. Точно так же, как и сейчас, они раньше населяли морские пучины. Недавно такие следы жизни удалось сфотографировать на глубине свыше десяти тысяч метров.

Счастливцам-палеоихнологам удавалось находить ископаемые норы зверей. Но еще большее счастье — найти след зверя или птицы.

Точно не установлено, какой возраст имеют меденосные песчаники, вскрытые в подземных горных выработках Джезказгана, вполне возможно, что они сформировались 220–250 миллионов лет назад. В породах рудоносной толщи забойщики встретили странные пятипалые отпечатки четвероногих зверей. Эти звери волочили за собой длинный хвост. Длина шага зверя была почти четверть метра, а размер ступни 10×4 сантиметра. Трудно пока сказать, чьи следы отпечатались на влажном прирусловом песке Джезказганского озера. Может быть, это были огромные лягушкоподобные животные? Не исключена возможность и более высокоорганизованных форм. Может быть, при дальнейшем изучении здесь найдут остатки жизни пресмыкающихся.

А вот отпечаток ноги ящерицы, жившей на территории современной Монгольской Народной Республики около 100 миллионов лет назад. След ноги длиной более полуметра мог принадлежать крупному зверю. Возможно, это был игуанодон — растительноядный ящер (динозавр). По многочисленным находкам костей этих ящеров удалось установить, что в длину (в вышину) они достигали 18–20 метров. Они передвигались на трехпалых задних лапах. Динозавры были настоящими хозяевами суши. Следы их находят во многих участках земного шара. Жили они в прибрежной полосе моря. Один из ученых по массовым отпечаткам следов подсчитал, что эти неуклюжие динозавры в поисках пищи могли проходить в сутки до 200 километров! Не исключена возможность, что именно в это время выработалась у ящеров поразительная способность к длительному голоданию. Посетителей Свердловского зоопарка удивляет, например, ящерица варан, обедавшая за 1250 дней… всего лишь 18 раз.

Особый интерес представляет открытие в 1933 году преподавателем истории одной из школ города Кутаиси — Чабукиани — многочисленных следов древних ящеров, обнаруженных им в пещере Сатаплиа (в 7 километрах от Кутаиси). Звери, оставившие здесь свои следы, жили в окрестностях современного Кутаиси в то время, когда здесь была прибрежная зона моря. Пожалуй, это один из тех немногих участков, в котором следы зверей сохранились в массовых количествах.

А вот след маленькой птички, похожей на коростеля, отдыхавшей на берегу Черного моря, вблизи Феодосии, также около 100 миллионов лет назад. О существовании таких птичек мы узнали только по этим следам.

Рядом с этими следами кажутся совсем молодыми следы баранов (архаров?), найденные в Западной Туркмении, в слоях, возраст которых не более двух миллионов лет.

А неустанному следопыту подземелий — Н. Касторе, который провел под землей 30 лет, удалось открыть не только следы жизни древних людей, но и отпечатки их рук.

Недавно я получил известие о находках следов на скалах в бассейне реки Урал. Там нашли следы ископаемых червей даже в медной руде. Но, может быть, это не следы червей, а остатки ископаемых кораллов? Все равно, каждый новый факт надо проверить.

 

Каменный жених

Этот образец моей коллекции, казалось бы, не имеет никакого отношения к минералам. Это большой болт, но сделан он почему-то из меди. Кто же выпускает такие медные болты?

Как-то раз сидели мы со старым штейгером Карабашской шахты на берегу речки, в которую сбрасываются шахтные воды. Я опустил в воду геологический молоток. И сразу же на наших глазах молоток покрылся тонкой пленкой металлической меди. Вот тогда штейгер и рассказал мне, что дома у него хранится необычный болт. Когда-то он был железным, а теперь состоит из меди. Она полностью заместила все железо болта. Я воспользовался тихим, располагающим к благодушному настроению вечером и выпросил у штейгера этот болт.

Науке действительно известно много случаев замещения медью и ее соединениями разнообразных предметов; иногда они замещают даже органическую ткань.

Страшную весть принесли однажды рудокопы шведского города Фалуна: возвращаясь с работы, они недосчитались одного из рабочих — молодого парня, такого же забойщика, как и они. Многие жители Фалуна в тот же день направились на поиски рудокопа, но все было безуспешно. Пришлось сообщить невесте забойщика, что ее жених погиб.

Прошло много лет. Горе невесты забылось. Но ей пришлось встретиться с женихом еще раз.

В одном из заброшенных, обвалившихся рудничных стволов, на глубине 134 метров от поверхности земли, нашли окаменевший труп человека. Собственно, это был не труп. Рудокопы обнаружили и принесли в город тончайшую каменную скульптуру человека. Представьте себе ужас старой женщины, когда она узнала в этой скульптуре своего жениха, погибшего 46 лет назад! Земля сохранила его почти таким же юным, каким он был при жизни.

А в конце XVIII столетия опыт воздействия железного купороса на органическую ткань невольно воспроизвел в лабораторных условиях известный химик Тэннант. В стакан с раствором железного купороса, стоявший в его лаборатории, упала мышь. Через несколько лет Тэннант заглянул в этот стакан. Он увидел, что все тело мыши было превращено в пирит, хотя контуры ее тела прекрасно сохранились. Это была скульптура мыши — ее своеобразный слепок.

Науке известно более 55 минералов, замещающих органическую ткань. Очень часто животные или растения замещаются карбонатом кальция и окисью кремния, поэтому в известняках или кремнях мы находим большое количество окаменелых ископаемых организмов. Иногда фосфорные соли полностью замещают организм. В Кировской области, например, есть месторождение фосфоритов, состоящее из нацело замещенных этим минералом гигантских раковин аммонитов — головоногих моллюсков, некогда населявших илистое дно морей юрского периода.

В фалунской трагедии ткани человеческого тела были замещены серным колчеданом — пиритом. Скульптуру каменного жениха создали растворы железного купороса. А в медных шахтах Чили нашли труп человека, минерализованный сернистыми солями меди.

Медь и железо в сернистых, окисных, карбонатных соединениях, заместивших органическую массу, встречены и во многих пунктах Урала.

На горе Высокой, среди высококачественных магнетитовых руд, нашли слепок девонского моллюска, жившего около 300 миллионов лет назад. Этот моллюск нацело замещен железной рудой. В одном из рудников на Северном Урале в железной руде обнаружили слепок коралла. В Сибайском месторождении медных руд (на Южном Урале) после отпалки руды однажды нашли многотонную глыбу пирита и халькопирита странного облика. Вся руда была пронизана какими-то веточками и содержала включения, похожие на раковины моллюсков. В немногих образцах, сохранившихся от этой глыбы, удалось определить кораллы и моллюски, обычно населявшие области морского илистого дна.

Есть в природе своеобразные горные породы, их можно смело назвать камнями-обманщиками. Внешне они похожи на какие-либо распространенные минералы или породы, а присмотришься внимательнее — и видишь, что ошибся: это что-то новое, незнакомое.

В моей коллекции хранятся, например, странные волосатые минералы. Неискушенному зрителю они кажутся похожими на асбест. Но внимательный взгляд может отличить подделку. В одном образце нити асбеста замещены кварцем. Первичный образец асбеста в природных условиях, глубоко под землей, был растворен обычной, может быть, несколько соленой водой. Возникший раствор удалился отсюда по тонким, волосным каналам, а вслед за этими растворами пришли другие, содержащие кремнекислоту. Они отложили на своем пути кварц, окрашенный в яркие желтые, темно-желтые и коричневые тона окислов железа, и этим превратили первичный образец в новый минерал. Если приполировать его поверхность, то возникает странный, пугающий рисунок, похожий на глаза тигра. Так и зовут этот камень-обманщик тигровым глазом; он ценится ювелирами, изготавливающими из него красивые безделушки.

Другой образец асбеста, также в природных условиях, был замещен железной рудой — магнетитом. Этот минерал необычен. Вместо привычных глазу кристаллов октаэдрической формы, магнетит образовал чрезвычайно тонкие нити.

Огромна научная ценность таких находок. Они подсказывают нам пути формирования месторождений полезных ископаемых. Сколько разнообразных теорий о путях и способах образования рудных и нерудных залежей имеется в науке. Одни отдают предпочтение «подземному жару», другие — воде. Первые связывают многочисленные полезные ископаемые с магматическими процессами; другие отвергают ведущую роль расплавленной огненно-жидкой среды в формировании рудных и нерудных залежей и считают, что многие из них образовались путем перерождения осадочных пород под воздействием воды.

Вся уральская геология развивалась под преобладающим воздействием магматической теории. Ее сторонники открыли много разнообразных месторождений полезных ископаемых. Так зачем же пересматривать принципиальные положения? Не лучше ли и дальше вести исследования по проторенным тропам? Но многие факты не укладываются в привычные положения. Отбросить их? Нет! Так не поступают ученые.

Надо разрабатывать новую теорию концентрации залежей полезных ископаемых; теорию, которая бы сумела рассмотреть многие факты и наблюдения с иных позиций, помогла бы направить поиски месторождений полезных ископаемых по новым путям.

В подземных водах на различных глубинах обнаружено свыше 60 химических элементов. Есть в них и железо, и медь, и золото, и уран, и многие другие. Вода, содержащая все эти элементы, может встретить участки, обогащенные органической массой, например, растениями и моллюсками, жившими в древних морях. И эти участки, как своеобразный фильтр, улавливают соли железа и меди.

Недавно мы все были потрясены сообщением гидрогеологов, открывших в Западно-Сибирской низменности подземный океан кипящей воды. Эта вода залегает на глубинах в 3–4 километра от земной поверхности, в пористых пластах. Вода, оказывается, не стоит на месте. Она движется по пластам. При своем движении кипящая вода, конечно, производит значительно бóльшую работу, чем обычная холодная вода. Она во много раз быстрее растворяет на своем пути различные соли, выносит их из зоны размыва и отлагает в других участках, при изменении давления и температуры. Так могут образоваться разнообразные залежи руд.

Конечно, такой способ образования рудных залежей не универсален, но он подсказывает, что нужно направить поисковые отряды в те участки, которые не просматривались ранее. Много таких зон, например, можно наметить на западном склоне Урала. Мне кажется, есть все основания подключить и их к разведочным и поисковым на медь площадям.